PL201015B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania klinkieru cementowego ze stałego surowca cementowego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwa- rzania klinkieru cementowanego ze sta lego surow- ca cementowego, w którym to sposobie swie zy surowiec podgrzewa si e i ewentualnie kalcynuje wst epnie w podgrzewaczu zawiesiny (1, 3) pod- dawanym wymianie ciep la z gor acymi gazami spalinowymi, podgrzany i ewentualnie wst ep- nie kalcynowany materia l kalcynuje si e osta- tecznie i wypala do klinkieru w piecu obroto- wym (7), gor acy klinkier z pieca obrotowego sch ladza si e w ch lodniku (9) i oddziela si e py l z gazów spalinowych z podgrzewacza w uk la- dzie filtracyjnym (11). Sposób i urz adzenie odznaczaj a si e tym, ze py l z uk ladu filtracyjne- go (11) wprowadzany jest do ko nca pieca ob- rotowego (7) z wlotem materia lu w kierunku przeciwnym do kierunku przep lywu gazów piecowych. Uzyskuje si e dzi eki temu znaczne zmniejszenie tworzenia pow lok na scianach rury wzno snej. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania klinkieru cementowego ze stałego surowca cementowego. Chodzi tu zwłaszcza o sposób wytwarzania klinkieru cementowego, w którym to sposobie ś wież y surowiec podgrzewa się i ewentualnie kalcynuje wstę pnie w podgrzewaczu zawiesiny poddawanym wymianie ciepła z gorącymi gazami spalinowymi, podgrzany i ewentualnie wstępnie kalcynowany materiał kalcynuje się ostatecznie i spala się do klinkieru w piecu obrotowym, gorący klinkier z pieca obrotowego schładza się w chłodniku i oddziela się pył z gazów spalinowych z podgrzewacza w układzie filtrów. Sposoby i urządzenia wyżej wymienionego rodzaju stanowią stan techniki. W zasadzie wszystkie mieszaniny surowców cementowych zawierają co najmniej małe ilości Cl, K, Na i S lub takie pierwiastki dodawane są z doprowadzanym paliwem. W strefie spalania pieca zachodzi odparowanie takich pierwiastków w różnych kombinacjach, np. KCl, NaCl i KOH, podczas gdy siarka jest w postaci gazu SO2. Na zimnym końcu pieca obrotowego i w komorze dymowej lub przewodzie rury wznośnej pieca może występować kondensacja różnych soli, które obecne są w stanie stopionym przy panują cych temperaturach 900-1100°C. Moż e również wystą pić tworzenie się siarczanów. Sole działają jak środek wiążący nieuchronnie obecny pył, i mogą wytwarzać się zwarte powłoki z istniejącym zagrożeniem zablokowania przewodu rury wznośnej pieca. Usunięcie powłok może wymagać zawieszenia pracy i wykładzina może zostać zniszczona wskutek reakcji z powłokami lub w wyniku uszkodzenia mechanicznego wywołanego operacją gruntownego oczyszczania. Dotychczas zwykłą praktyką było wprowadzanie podgrzanego surowca do przewodu rury wznośnej pieca bezpośrednio po wyładowaniu gazów spalinowych z pieca obrotowego, jako, że gwarantowało to wychwycenie soli na powierzchni surowca zamiast na ściankach. Jednakże trudności może sprawiać uzyskanie rozprowadzenia podgrzanego surowca w gazach w całej powierzchni przekroju przewodu rury wznośnej. Powodem tego jest doprowadzanie materiału przez dolną rurę, z cyklonu sąsiadującego z najniższym, nie pozwalając w ten sposób na osiąganie prędkości, która jest niezbędna do zapewnienia rozprowadzenia materiału po całej powierzchni przekroju, która może mieć szerokość kilku metrów.

Z opisu patentowego US nr 4002420 i opisu patentowego US nr 4108593 znane są sposoby i urządzenia, w których gorący surowiec jest odprowadzany z sąsiadującego z najniższym cyklonem etapu podgrzewacza cyklonowego i wprowadzany jest do gazów spalinowych na wlocie materiału do pieca. Dzięki temu uzyskuje się obniżenie temperatury gazów w piecu, a zatem pewną kondensację niepożądanych par, takich jak par alkalicznych, chlorowych i siarkowych, zmniejszając tym samym problem powłok w przewodzie rury wznośnej. Jednak uzyskiwane zmniejszenie powstawania powłok okazało się niewystarczające. Można to przypisać kilku czynnikom. Wytłumaczeniem może być to, że temperatura nie jest redukowana w dostatecznym stopniu i nie przy szybkości wymaganej do zapewnienia kondensacji par na cząstkach surowca w gazach spalinowych zamiast na ściankach przewodu rury wznośnej. Innym wytłumaczeniem może być to, że rozprowadzenie surowca nie zachodzi z dostatecznym stopniem homogenności na całej powierzchni przekroju pieca i/lub że powierzchnia właściwa surowca jest niewystarczająca.

Kolejną ogólną wadą stosowania podgrzewanego surowca w postaci mączki jest to, że zawiera on często sole w postaci skondensowanej i że w panujących temperaturach takie sole mogą powodować tworzenie brył zmniejszając tym samym efektywne pole powierzchni do wychwytywania soli zawartych w gazach piecowych.

W przyszłości należy się spodziewać, że powłoki w przewodzie rury wznośnej będą dużym problemem ze względu na zwiększenie termicznego obciążenia pieców podczas gdy jednocześnie ulegną one skróceniu, tak, ze mogą one być wsparte na dwu filarach zamiast na trzech.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do wytwarzania klinkieru cementowego za pomocą których wspomniane wyżej problemy związane z powstawaniem powłok w przewodzie rury wznośnej zostaną znacznie zmniejszone.

Sposób wytwarzania klinkieru cementowego ze stałego surowca cementowego, w którym to sposobie świeży surowiec podgrzewa się i ewentualnie kalcynuje wstępnie w podgrzewaczu zawiesiny, poddawany wymianie ciepła z gorącymi gazami spalinowymi, podgrzany i ewentualnie wstępnie kalcynowany materiał kalcynuje się ostatecznie i wypala do klinkieru w piecu obrotowym, gorący klinkier z pieca obrotowego schładza się w chłodniku i oddziela się pył z gazów spalinowych z podgrzewacza w układzie filtracyjnym, odznacza się według wynalazku tym, że pył z układu filtracyjnego

PL 201 015 B1 wprowadza się do końca pieca obrotowego z wlotem materiału, w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów piecowych.

Korzystnie całą objętość pyłu filtracyjnego z układu filtracyjnego wprowadza się do końca pieca obrotowego z wlotem materiału, w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów piecowych.

Korzystnie pył filtracyjny wprowadza się do pieca obrotowego za pomocą sprężonego gazu.

Korzystnie zimny surowiec i/lub lotny popiół wprowadza się jednocześnie z pyłem filtracyjnym.

Urządzenie do wytwarzania klinkieru cementowego ze stałego surowca cementowego, zawierające wielostopniowy podgrzewacz zawiesiny, kalcynator z wieloma palnikami, przewód rury wznośnej pieca, komorę dymną, piec obrotowy z palnikiem, chłodnik klinkieru i układ filtracyjny, charakteryzuje się według wynalazku tym, że zawiera również elementy do wprowadzania pyłu z układu filtracyjnego do końca pieca obrotowego zawierającego wlot materiału, w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów piecowych.

Korzystnie elementy do wprowadzania zawierają lancę zakończoną w komorze dymnej pieca obrotowego lub w samym piecu obrotowym, która przebiega w zasadzie równolegle do osi wzdłużnej pieca obrotowego.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku pył z układu filtracyjnego wprowadza się do końca pieca obrotowego na którym znajduje się wlot materiału w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów piecowych. Temperatura pyłu z filtra jest zazwyczaj mniejsza od 300°C i może on być odpowiednio wtryskiwany za pomocą sprężonego gazu do końca pieca obrotowego zawierającego wlot materiału z wykorzystaniem lancy zakończonej w komorze dymnej pieca obrotowego lub w samym piecu obrotowym i biegnącej w zasadzie równolegle do osi wzdłużnej pieca obrotowego.

Uzyskuje się dzięki temu znaczne zmniejszenie tworzenia się powłok na ściankach przewodu rury wznośnej. Powodem jest częściowo to, że temperatura pyłu filtracyjnego jest niższa od temperatury podgrzanego surowca, pozwalając mu na absorbowanie większej części ciepła kondensacji, a częściowo to, że pył filtracyjny stanowi najdrobniejszą frakcję surowca, co oznacza, ż e ma znaczne pole powierzchni oraz częściowo to, że pył filtracyjny jest wtryskiwany w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów piecowych, zapewniając równomierne rozprowadzenie w gazach piecowych na całym przekroju pieca.

Dotychczas typową praktyką było mieszanie pyłu z filtra z mieszaniną surowca przed jej wprowadzeniem do podgrzewacza. Odprowadzanie co najmniej części pyłu z filtra i wprowadzanie go przy końcu pieca obrotowego zawierającym wlot materiału, jak zaproponowano według niniejszego wynalazku, prowadzi do umiarkowanego zmniejszenia skuteczności procesu wymiany ciepła w podgrzewaczu. Jednakże ta bezpośrednia wada kompensowana jest faktem, iż surowiec osiąga lepsze własności proszku w cyklonach, gdy zawartość pyłu filtracyjnego jest zmniejszona. W rezultacie występuje mniejsza wewnętrzna cyrkulacja pyłu w podgrzewaczu, zwiększając tym samym wydajność podgrzewacza a także należy spodziewać się zmniejszenia okresów przestoju urządzenia spowodowanych blokowaniem cyklonu. Ponadto zmniejszy się obciążenie filtra w kategoriach ton pyłu na godzinę zbieranych przez filtr, powodując oszczędności w odniesieniu do urządzeń przenoszących pył.

Zgodnie z wynalazkiem może być zalecane wykorzystanie całej objętości pyłu filtracyjnego, a nie tylko części, jako ś rodka przeciw powł okom poprzez wtryskiwanie go przy koń cu pieca obrotowego z wlotem materiału. Osiąga się w ten sposób ważny zysk uboczny. Wtryskiwanie pyłu filtracyjnego głęboko do układu pieca ułatwia kontrolowanie chemii klinkieru. Zazwyczaj skład pyłu filtracyjnego wykazuje odchylenia w stosunku do reszty surowca i może on na przykład mieć nadmierną zawartość wapna, na przykład do 200 w LSF. Jeśli pył filtracyjny zawraca się do zbiornika surowca, jak to wykonywano poprzednio, konieczne jest zapewnienie skutecznego mieszania, głównie w celu utrzymania składu surowca odbiegającego nieco od tego, który jest niezbędny dla klinkieru. Jednakże w przypadku, gdy zalecane jest wtryskiwanie całej objętości pyłu filtracyjnego do pieca, skład surowca wymaga jedynie dostosowania do stopnia, w którym różni się nieznacznie - odpowiednio do zawartości popiołu w paliwach - od pożądanej chemii klinkieru. W tej sytuacji przesądzony jest wniosek, że urządzenie do rozdrabniania surowca zawiera elementy do oddzielania surowców cementowych od gazów spalinowych, które są następnie odprowadzane do układu filtracyjnego w celu ostatecznego odpylenia. W przypadkach, gdy układ filtracyjny jest również stosowany do oddzielania surowców dla cementu, zalecane jest, w stopniu najbardziej praktycznym, aby najdrobniejsza frakcja lub frakcje filtracyjne wykorzystane zostały do wtryskiwania do pieca obrotowego.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem możliwe jest wprowadzenie zimnego surowca i/lub lotnego popiołu jednocześnie z pyłem filtracyjnym.

PL 201 015 B1

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia w postaci schematycznej urządzenie do wytwarzania cementu według wynalazku.

Rysunek przedstawia urządzenie do wytwarzania cementu, które zawiera wielostopniowy podgrzewacz 1 zawiesiny, kalcynator 3 zasilany paliwem przez liczne palniki 4 i powietrzem do spalania przez przewód 5 rury wznośnej i komorę dymną 6, piec obrotowy 7, zasilany paliwem poprzez palnik 8, chłodnik 9 klinkieru i układ filtracyjny 11.

Surowiec z bliżej nieokreślonego wydziału mielenia 13 doprowadzany jest do podgrzewacza 1 w miejscu F. Stąd jest on prowadzony przeciwprądowo względem gorących gazów spalinowych z pieca obrotowego 7 w dół przez podgrzewacz 1 i kalcynator 3 z cyklonu rozdzielającego kalcynatora 3 kalcynowany surowiec kierowany jest do pieca obrotowego 7, w którym wypalany jest on do klinkieru cementowego, który jest następnie schładzany w chłodniku 9. Gazy piecowe wędrują w odwrotnym kierunku z chłodnika 9 przez piec obrotowy 7, w którym są ogrzewane i przechodzą dalej przez komorę dymną 6, przewód 5 rury wznośnej, kalcynator 3 i podgrzewacz 1, i są wyciągane z układu pieca za pomocą wentylatora 15. Podczas procesu podgrzewania nieuniknione jest, że część, zwłaszcza najdrobniejsza część surowców, nie jest skutecznie oddzielana w cyklonach podgrzewacza, a jest porywana przez gazy spalinowe i poprzez wentylator 15 i ewentualnie wydział mielenia dociera do układu filtracyjnego 11. W celu wyeliminowania wspomnianego na wstępie problemu powstawania powłok w komorze 5 rury wznośnej pieca, proponuje się zgodnie z wynalazkiem wprowadzanie pyłu z układu filtracyjnego 11 do końca pieca obrotowego 7 zawierającego wlot materiału. Pył filtracyjny może być odpowiednio wtryskiwany za pomocą sprężonego gazu do końca pieca obrotowego 7 zawierającego wlot materiału za pomocą lancy 17 zakończonej w komorze dymnej 6 pieca obrotowego lub w samym piecu obrotowym i biegnącej w zasadzie równolegle do osi wzdłużnej pieca obrotowego.

Tak więc podczas pracy urządzenia według wynalazku pył z układu filtracyjnego 11 wtryskiwany jest do pieca 7 przeciwprądowo względem gazów piecowych. Zazwyczaj pył jest schładzany w układzie filtracyjnym 11 do temperatury niższej od 300°C, a często aż do 100 do 150°C, i co więcej, jest on obecny w ilości dostatecznej do zapewnienia właściwego schłodzenia gazów piecowych na końcu pieca obrotowego 7 z wlotem materiału. Wtryskiwanie pyłu filtracyjnego może być regulowane dla uzyskania optymalnego chłodzenia gazów piecowych w zależności od tego, jakie sole znajdują się w gazach. Wtryskiwanie pyłu filtracyjnego powoduje, że temperatura gazów piecowych w końcu pieca 7 z wlotem materiału może być obniżona z zakresu 900 do 1200°C do temperatury w zakresie około 830 do 850°C, która stanowi temperaturę dekarbonizacji głównego składnika materiału węglanu wapnia, powodując w rezultacie kondensację soli na powierzchni drobnych cząstek pyłu filtracyjnego.

Wynalazek poddano badaniom eksploatacyjnym w pracującym urządzeniu cementowym i w wyniku badania stwierdzono zmniejszenie potrzeby wykonywania oczyszczania przewodu 5 rury wznośnej z jednego oczyszczenia na osiem godzin do jednego oczyszczenia na tydzień.

Claims (6)

1. Sposób wytwarzania klinkieru cementowego ze stałego surowca cementowego, w którym to sposobie świeży surowiec podgrzewa się i ewentualnie kalcynuje wstępnie w podgrzewaczu zawiesiny, poddawany wymianie ciepła z gorącymi gazami spalinowymi, podgrzany i ewentualnie wstępnie kalcynowany materiał kalcynuje się ostatecznie i wypala do klinkieru w piecu obrotowym, gorący klinkier z pieca obrotowego schładza się w chłodniku i oddziela się pył z gazów spalinowych z podgrzewacza w układzie filtracyjnym, znamienny tym, że pył z układu filtracyjnego (11) wprowadza się do końca pieca obrotowego (7) z wlotem materiału, w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów piecowych.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że całą objętość pyłu filtracyjnego z układu filtracyjnego (11) wprowadza się do końca pieca obrotowego (7) z wlotem materiału, w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów piecowych.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pył filtracyjny wprowadza się do pieca obrotowego (7) za pomocą sprężonego gazu.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zimny surowiec i/lub lotny popiół wprowadza się jednocześnie z pyłem filtracyjnym.

5. Urządzenie do wytwarzania klinkieru cementowego ze stałego surowca cementowego, zawierające wielostopniowy podgrzewacz zawiesiny, kalcynator z wieloma palnikami, przewód rury

PL 201 015 B1 wznośnej pieca, komorę dymną, piec obrotowy z palnikiem, chłodnik klinkieru i układ filtracyjny, znamienne tym, że zawiera również elementy (17) do wprowadzania pyłu z układu filtracyjnego (11) do końca pieca obrotowego (7) zawierającego wlot materiału, w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów piecowych.

6. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że elementy (17) do wprowadzania zawierają lancę zakończoną w komorze dymnej (6) pieca obrotowego lub w samym piecu obrotowym (7), która przebiega w zasadzie równolegle do osi wzdłużnej pieca obrotowego.